DE2506828A1

DE2506828A1 - Batterieladegeraet bzw. -anordnung

Info

Publication number: DE2506828A1
Application number: DE19752506828
Authority: DE
Inventors: Robin Alexander Jessie
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1975-02-18
Publication date: 1975-08-21
Also published as: FR2326067A1; FR2326067B1

Description

KRAUS & WE(SERT PATENTANWÄLTE

R. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER. DR.-ING. AN N EKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE D - 8 MÜNCHEN 19 · FLÜGGENSTRASSE 17 · TELEFON 089/177061 ■ TELEX O5-215146 ZEUS

TELEGRAMM KRAUSPATENT

Case 1085

ROBIN ALEXANDER JESSIE, Stains, Middlesex / England

Batterieladegerät bzw. -anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf Batterieladegeräte bzw. -anordnungen, und zwar betrifft die Erfindung im einzelnen ein Batterieladegerät bzw. eine Batterieladeanordnung, das bzw. die sich auszeichnet durch eine Einrichtung, welche auf den Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen anspricht, wenn diese mit der Batterie beim Laden derselben verbunden sind, und demgemäß den Ladestrom abschaltet, wenn dieser Potentialunterschied eine erste voreingestellte Spannung überschreitet, sowie den Ladestrom wiederherstellt bzw. -einschaltet, wenn der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen auf eine zweite

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voreingestellte Spannung, die niedriger als die erste ist, abfällt, so daß der Ladestrom normalerweise in pulsierender Form zugeführt wird, dessen Tastverhältnis abnimmt, wenn die Batteriespannung zunimmt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Batterieladegerät bzw. eine Batterieladeanordnung gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung die folgendes aufweist: Eingangsanschlüsse zur Anschaltung an eine elektrische Stromquelle; Ausgangsanschlüsse zum Verbinden mit einer wiederaufladbaren Batterie; eine Einrichtung zum Erzeugen eines Ladestroms durch die mittels einer solchen Batterie verbundenen Ausgangsanschlüsse; eine Strombegrenzungseinrichtung zum Begrenzen des maximalen Ladestroms; eine Einrichtung, welche aufden Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen anspricht, so daß sie den Ladestrom abschaltet, wenn dieser Potentialunterschied eine erste voreingestellte Spannung erreicht, und eine Einrichtung, welche den Ladestrom wiederherstellt, wenn dieser Potentialunterschied auf eine zweite Spannung abfällt, die niedriger als die erste ist.

Die Erfindung kann so ausgebildet sein, daß die Einrichtung, die auf die Spannung zwischen den Auegangsanschlüssen anspricht, eine Zenerdiode und wenigstens einen veränderbaren Widerstand aufweist, die zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltet und so angeordnet sind, daß sie einen Transistor im nichtleitenden Zustand halten, während der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlussen geringer als die erste Spannung ist, und df η Transistor so vorspannen, daß er in den leitenden Zustand gelangt, wenn der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen die erste Spannung erreicht, sowie den Transistor in den nichtleitenden Zustand überführen, wenn der Potentialunterschied auf die zweite Spannung abfällt; wobei dieser

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Transistor an einen weiteren Transistor angekoppelt ist, welcher in Reihe mit den Ausgangsanschlüssen geschaltet ist, derart, daß er diesen weiteren Transistor durch Rückkopplungsschal twirkung bzw. -vorgänge sperrt und leitend macht. Vorzugsweise ist das Gerät bzw. die Anordnung so ausgebildet, daß der weitere Transistor einen Teil eines Reihen-Spannungsreglers bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar zeigt die Zeichnung ein Schaltbild eines Batterieladegeräts bzw.

ner Batterieladeanordnung, wobei nachstehend zur Abkürzung : mer von "Ladeanordnung bzw. Batterieladeanordnung" gesprochen v„rd, womit auch der Fall erfaßt sein soll, daß diese Anordnung als gesondertes Gerät ausgebildet sein kann.

Die Ladeanordnung besitzt Eingangsanschlüsse 1 und 2, über die sie mit einer Stromversorgungsquelle verbunden werden kann. Die Eingangsanschlüsse 1 und 2 speisen die Primärwicklung eines Transformators 3, dessen Sekundärwicklung einen Dioden-Brückengleichrichter 4 speist, so daß man über den Leitungen 5 und eine gleichgerichtete Spannung erhält, die durch einen Kondense.tor C1 geglättet wird. Die Nennspannung zwischen den Leitungen 5 und 6 ist normalerweise etwas höher als die Nennspannung der Batterien, welche durch die vorliegende Schaltungsanordnung geladen werden können. Die Leitung 5 ist über einen Verbundtransistor VT1 und eine Reihendiode 10 mit einem Ausgangsanschluß 7 verbunden. Eine zu ladende Batterie 9 wird zum Zwecke des Ladens zwischen den AusgangsanSchluß 7 und einen weiteren Ausgangsanschluß 8 geschaltet, wobei letzterer über einen Widerstand R4 mit der Leitung 6 verbunden ist.

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Mit der Leitung 5 ist an der Verbindungsstelle des Kondensators C1 und des Kollektors des Transistors VT1 ein Widerstand R1 verbunden, der in Reihe mit einem Kondensator C2 geschaltet ist, welcher mit der Leitung 6 verbunden ist. Der Kollektor eines Transistors VT2 ist an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R1 und dem Kondensator C2 geführt, während der Emitter dieses Transistors mit der Leitung 6 verbunden ist, so daß der Kollektor-Emitter-Kreis parallel zum Kondensator C2 liegt. Die Basis des Transistors VT2 ist mit der Verbindungsstelle von zwei Widerständen R2 und R3 verbunden, die parallel zum Widerstand R4 geschaltet sind. Außerdem liegt parallel zum Widerstand R4 ein veränderlicher Widerstand VR1, dessen Abgriff über einen Widerstand VR2 und eine Zenerdiode Z mit dem Anschluß 7 verbunden ist. Ein Abgriff des Widerstands VR2 ist an die Basis eines Transistors VT3 geführt, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors VT2 und dessen Emitter mit dem Ausgangsanschluß 8 verbunden ist. Außerdem liegt parallel zu dem Widerstand R4 ein Schaltungszweig, welcher einen Widerstand R5 und eine lichtemittierende Diode LD enthält, durch die angezeigt wird, wenn Ladestrom fließt.

Der Transformator und der Brückengleichrichter bilden eine übliche Transformator-Gleichrichter-Schaltung, die eine Aus- £angsspannung erzeugt, welche durch den Kondensator C1 geglättet wird. Die Transistoren VT1 und VT3 bilden zusammen mit der Zenerdiode Z, dem Widerstand R1 und dem veränderbaren Widerstand VR2 einen Reihen-Spannungsregler. Die veränderbaren Widerstände VR1 und VR2 können so eingestellt werden, daß sich unter den Bedingungen leichter Belastung oder Nichtbelastung eine maximale Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 7 und ergibt, die etwas höher als die Nennspannung der zu ladenden Batterie ist. Die maximale Spannung kann beispielsweise 7 Volt oder 14 Volt für Batterien betragen, die eine Nennspannung

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von 6 Volt bzw. 12 Volt besitzen.

Die Widerstände R2 , R3 und R4 bilden in Verbindung mit dem Transistor VT2 eine Strombegrenzungsschaltung. Zu diesem Zweck besitzt der Widerstand R4 einen niedrigen Widerstandswert, wogegen der kombinierte Widerstandswert der Widerstände R2 und R3 wenigstens eine Größenordnung höher als der Widerstandswert des Widerstandes R4 sein kann. Der Transistor VT2 ist normalerweise gesperrt, jedoch bringt ein vorbestimmter Strom durch den Widerstand R4, im vorliegenden Beispiel ein Strom von mehr als 500 Milliampere, den Transistor VT2 in den leitenden Zustand und bewirkt, daß der Transistor einen Nebenschluß für den Ladestrom bildet.

Zur Erläuterung des Betriebs der Schaltungsanordnung sei von ~ dem Punkt ausgegangen, an dem eine entladene Batterie zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltet wird und Wechselstrom, beispielsweise von 220 bis 240 Volt und 50 Hz, an die Eingangsanschlüsse 1 und 2 angelegt wird. Durch den Regler VT1 fließt dann Strom, und dieser Strom nimmt bis zu ungefähr 500 Milliampere zu*,- woraufhin er durch den leitfähigen Zustand des Transistors VT2 begrenzt wird, wie oben bereits erläutert wurde. Während dieser Zeit ist der Transistor VT3 gesperrt. Die Spannungsbemessung der Zenerdiode ist höher als die Batterieanschlußspannung, und die Basis des Transistors VT3 ist aufgrund des Potentialabfalls über dem Widerstand R4 umgekehrt vorgespannt.

Wenn sich die Batterie auflädt, dann nimmt der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen 7 und 8 zu, bis er groß genug ist, die Zenerspannung der Zenerdiode Z und die umgekehrte Vorspannung an der Basis des Transistors VT3 zu überwinden. Der letztere Transistor beginnt dann zu leiten, und der

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Ladestrom beginnt zu fallen, wobei auch der Potentialunterschied über dem Widerstand R4 fällt. Dadurch nimmt die Vorwärtsvorspannung an dem Transistor zu, so daß sich eine Rückkopplungsschal twirkung ergibt, bis der Transistor VT3 vollständig leitend ist. Der Transistor ist, wie bereits erläutert wurde, mit dem Verbundtransistor VT1 verbunden, so daß "dann, wenn der Transistor VT3 leitend ist, der Transistor VT1 gesperrt ist, wie es der Transistor VT2 ist.

Auf diese Weise führt das Erreichen eines voreingestellten Potentialunterschieds zwischen den Ausgangsanschlüssen zu einer Unterbrechung des Ladestroms. Die Batterieklemmenspannung fällt nun auf eine Spannung ab, die durch die Einstellung der veränderbaren Widerstände VR1 und VR2 bestimmt ist, bei welcher der Transistor VT3 wiederum zu sperren beginnt. Das ermöglicht es dem Transistor VT1 zu leiten, und wiederum kommt es zu einer Rückkopplungs schal twirkung, bis der Transistor VT3 durch Vorspannung abgeschaltet und der Transistor VT1 leitend ist. Auf diese Weise wird, wenn der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen auf eine zweite Spannung abfällt, die nie-Iriger als die erste Spannung ist, der Ladestrom wiederhergestellt.

Demgemäß wird der Ladestrom in Impulsen zugeführt, wobei das Tastverhältnis der Impulse abnimmt, wenn die Batteriespannung zunimmt.

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Claims

Patentansprüche

1. JBatterieladegerät bzw. -anordnung, gekennzeich-■—^n et durch eine Einrichtung, welche auf den Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen (7, 8) anspricht, wenn diese mit der Batterie (9) beim Laden derselben verbunden sind, und demgemäß den Ladestrom abschaltet, wenn dieser Potentialünterschied eine erste voreingestellte Spannung überschreitet, sowie den Ladestrom wiederherstellt bzw. -einschaltet, wenn der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen auf eine zweite voreingestellte Spannung, die niedriger als die erste ist, abfällt, so daß der Ladestrom normalerweise in pulsierender Form zugeführt wird, dessen Tastverhältnis abnimmt, wenn die Batteriespannung zunimmt.

Batterieladegerät bzw. -anordnung, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung die folgendes aufweist: Eingangsanschlüsse (1, 2) zur Anschaltung an eine elektrische Stromquelle; Ausgangsanschlüsse (7, 8) zum Verbinden mit einer wiederaufladbaren Batterie (9); eine Einrichtung (3, 4) zum Erzeugen eines Ladestroms durch die mittels einer solchen Batterie verbundenen Ausgangsanschlüsse; eine Strombegrenzungseinrichtung (R

2, R3, R4, VT2) zum Begrenzen des maximalen Ladestroms; eine Einrichtung (Z, VR2, VT3, R4, VT1), welche auf den Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen anspricht, so daß sie den Ladestrom abschaltet, wenn dieser Potentialunterschied eine erste voreingestellte Spannung erreicht, und eine Einrichtung (VR1, VR2, VT3, VT1), welche den Ladestrom wiederherstellt, wenn dieser Potentialunterschied auf eine zweite Spannung abfällt, die niedriger als die erste ist.

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3. Batterieladegerät bzw. -anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die auf die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen (7, 8) anspricht, eine Zenerdiode (Z) und wenigstens einen veränderbaren Widerstand (VR2) aufweist, die zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltet und so angeordnet sind, daß sie einen Transistor (VT3) im nichtleitenden Zustand halten, während der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen geringer als die erste Spannung ist, und den Transistor so vorspannen, daß er in den leitenden Zustand gelangt, wenn der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen die erste Spannung erreicht, sowie den Transistor in den nichtleitenden Zustand überführen, wenn der Potentialunterschied auf die zweite Spannung abfällt; wobei dieser Transistor (VT3) an einen weiteren Transistor (VT1) angekoppelt ist, welcher in Reihe mit den Ausgangsanschlüssen geschaltet ist, derart, daß er diesen weiteren Transistor durch Rückkopplungsschaltwirkung bzw. -vorgänge sperrt und leitend macht.

4. Batterieladegerät bzw. -anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Transistor (VT1) einen Teil eines Reihen-Spannnungsreglers (VT1, VT3, Z, R1, VR2) bildet.

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